Středoškolská technika 2009 Setkání a prezentace prací středoškolských studentů na ČVUT POROVNÁNÍ ČINNOSTI DVEŘNÍCH ZÁMKŮ Renáta Musilová Smíchovská střední průmyslová škola Praha 5, Preslova 25 Garant projektu: Ing. Josef Honsa
Název projektu: Porovnání činnosti dveřních zámků Autor: Renata Musilová Třída: 4.I Garant: Ing. Josef Honsa Školní rok: 2008/2009 Škola: Smíchovská střední průmyslová škola Cíl projektu Cílem mého projektu bylo znázornit a porovnat funkci dózického a FAB zámku tak, aby výsledný materiál, zejména animace, mohl sloužit k výukovým účelům například v předmětu praktických cvičení. Studenti by si mohli nejprve prohlédnout prezentaci, a potom se sami rozebráním zámků přesvědčit o jejich principu. Dále by projekt mohl posloužit k porovnání bezpečnosti obou typů zámků. Představení studijního oboru IT Ve studijním oboru informační technologie jsou studenti vzděláváni tak, aby mohli komplexně hodnotit a řešit problémy z počítačové praxe, a to jak z oblasti hardwaru, tak i softwaru. Do výuky jsou předměty zařazeny takovým způsobem, aby studenti mohli využívat poznatky z jednoho předmětu v předmětech dalších a naučili se správně využít teoretické poznatky v praxi. Studenti se naučí základy programování, počítačových sítí a grafických systémů a podle svého zájmu si mohou vybrat oblast, ve které chtějí nadále rozvíjet své znalosti. Dále bez ohledu na zaměření se studenti naučí pracovat v kancelářských programech MS Office a programech pro úpravu grafiky a videa. Z oblasti hardwaru jsou probírány komponenty počítače i počítačové periferie jednotlivě i jak fungují v celku. Pokud by studentům nestačil široký záběr probírané látky, mají možnost rozšířit své znalosti a využít mnoha kurzů a školení, včetně několika mezinárodně certifikovaných. 2
Čestné prohlášení Já, Renata Musilová, narozena 29.11.1989, bytem Náprstkova 8, Praha 1, 110 00, tímto čestně prohlašuji, že celou dokumentaci včetně modelů, obrázků a animací jsem vytvářela sama za použití výhradně legálního softwaru a všechny informace, které jsem uvedla, jsou pravdivé a úplné. Jsem si vědoma, že v opačném případě ponesu následky. 3
Obsah Žákovský projekt...1 Porovnání činnosti dveřních zámků...1 Garant: Ing. Josef Honsa...1 Cíl projektu...2 Představení studijního oboru IT...2 Čestné prohlášení...3 Úvod...6 Projekt se skládá z:...6 Varianty řešení...7 Dózický zámek...8 Princip funkce...8 Použití 8 Levá strana zámku...9 Čelo zámku...9 Klíč 9 Západka 10 Šoupátko 10 Pružinka pro šoupátko...10 Kliková západka...10 Střed kliky 11 Držák pružinky...11 Delší kliková pružinka...11 Kratší kliková pružinka...11 Sestava 12 FAB zámek...13 Princip funkce...13 Použití 13 Levá strana zámku...14 Čelo zámku...14 Západka 14 Šoupátko 14 Pružinka pro šoupátko...15 Kliková západka...15 Střed kliky 15 Držák pružinky...15 Delší kliková pružinka...15 Kratší kliková pružinka...15 Plíšek na otevírání kliky klíčem...16 Šroub 16 Klíč 16 4
Vložka podsestava...17 Tělo...17 Válec...17 Zobáček...17 Čepy...17 Pružinky...17 Podsestava...18 Sestava 19 Problémy při tvorbě...20 Závěr...20 Zdroje...21 Použitý software...21 Použitý hardware...21 Výkres FAB sestavy...22 Výkres západky dózického zámku...23 Výkres středu kliky FAB...24 5
Úvod Mým úkolem bylo porovnat dva typy dveřních zámků, a to zámek dózický a zámek typu FAB. Řešení jsem navrhla tak, aby projekt mohl sloužit k výukovým účelům. Nejdříve jsem udělala modely jednotlivých součástí zámku a seskupila je do sestav. Potom následovaly modely druhého zámku a jeho sestava a podsestava. Následně jsem ze sestav vytvořila animace, které jsem vyrenderovala do videa. Teprve pak jsem vytvářela výkresy jednotlivých součástí, protože v mém projektu nejsou klíčové a nebudou sloužit k výrobě zámků. Ale i přes to velikosti odpovídají skutečným rozměrům zámků. Použité materiály neodpovídají skutečnosti, protože jsem chtěla co nejvíce upoutat pozornost na funkci zámků, která by nemusela být tolik zřejmá při použití kovu. Při vytváření výše jmenovaného jsem pracovala v programu Autodesk Inventor Professional 2009 se školní a studentskou licencí. Další součástí projektu byla tvorba prezentace a technické dokumentace. Využívala jsem programů ze sad Microsoft Office a Open Office. Projekt se skládá z: modelů podsestavy 35 součástí vložka FAB s klíčem sestav dózický zámek FAB zámek animací sestav i podsestavy renderů obrázků technické dokumentace prezentace k obhajobě
Varianty řešení Po rozebrání obou typů zámků jsem měla na výběr, jak budu při jejich modelování postupovat. Vzhledem k jednoduchosti mnou zvoleného dózického zámku jsem neměla problém s jeho modelováním podle skutečnosti. Se zámkem FAB to ale bylo složitější. Měla bych velký problém se ztvárněním pružin, proto jsem se rozhodla, že princip zámku zachovám, ale systém pružin upravím podle zámku dózického tak, aby se nezměnila jeho funkčnost.
Dózický zámek Princip funkce Abychom klíč mohli do zámku vsunout, musí nám pasovat do klíčové dírky. Poté začneme klíčem otáčet v takovém směru, abychom zamčený zámek odemkli. Klíč se dotkne stavítka a plynule ho začne zvedat, to umožní, aby klíč pohnul závorou a tím se zámek odemkl. Díky pružince se stavítko vrátí do původní polohy, když už ho klíč netlačí nahoru. Zarážky na stavítku opět zablokují závoru a zamknout můžeme zase jen stejným způsobem, tedy otočením klíče v opačném směru. Použití Dózický zámek se, kvůli svojí nedostatečné bezpečnosti, používá pouze v interiéru bytů nebo například u zahradních staveb nevyžadujících přílišnou bezpečnost jako třeba venkovní záchod. Pružinka Závora Zarážky Stavítko
Základová deska Jsou na ní umístěny všechny ostatní součásti včetně pravé strany základové desky, která pomáhá zajišťovat, aby součásti nevypadly ven. Společně tvoří vlastně takovou krabičku. Součást byla složitější na měření poloh jednotlivých tvarů a jejich následné zakreslování do náčrtů. Ve skutečnosti se jedná o více dílů, které jsou vražené do sebe. Některé části jsou vyraženy v plechu. Ale pro zjednodušení jsem vše dělala pomocí nástrojů vytažení a zaoblení. Čelo zámku Je to ta součást, kterou vidíme na boku otevřených dveří. Má v sobě otvory na přišroubování celé sestavy do dveří a také otvory kudy prochází závora a střelka. Velmi jednoduchá součást, do které jsou pomocí vytažení udělány otvory pro závoru a střelku a pomocí nástroje díra otvory pro přišroubování Klíč Klíč musí být určen přímo pro konkrétní zámek, aby ho dokázal odemknout a zamknout. Klíč je vytvořen z válce, ke kterému je pomocí náčrtu a vytažení přidělán konec, který musí pasovat do klíčové dírky. Opačný konec klíče má obdobným způsobem udělané očko.
Závora Stará se o to, aby dveře držely zamčené. Má v sobě otvor, který pasuje na váleček na základové desce, ten vede její pohyb, abychom ji klíčem neodstrčili někam pryč. Na modelování velmi jednoduché. Trochu větší problém byl s naměřením a vytvořením úhlů tak, aby zámek fungoval a klíč mohl západkou otáčet. Stavítko Pokud není nadzvednuté, jeho zarážky zespodu nedovolí pohyb závoře. Stejně jako závora má v sobě otvor pro vedení pohybu po základové desce. Jednoduchá součást. Pouze jsem musela dávat pozor na oblouk, aby společně s klíčem správně fungoval. Pružinka pro stavítko Jejím úkolem je vracet stavítko dolů, pokud s ním nehýbe klíč, a tak zabránit pohybu závory. Vytvořena pomocí náčrtu a nástroje pružina. Vzhledem k budoucí animaci jsem jí musela dát jako uživatelský parametr její délku. Střelka Pokud není klika zmáčklá, drží dveře zavřené. Má v sobě také otvor, do kterého pasuje váleček na základové desce, aby se pohybovala jen jedním směrem. Jednoduché modelování pomocí vytažení, zkosení a zaoblení.
Ořech Přenáší pohyb kliky na střelku, která se tím posune a my můžeme dveře otevřít. Jediný háček byl v úhlu otvoru na kliku a zobáčku pohybujícím střelkou, kvůli správné funkci. Držák pružinky Drží delší klikovou pružinku na správném místě a dovolí jí pohyb jen jedním směrem. Pouze vytažení náčrtu požadovaných rozměrů. Delší kliková pružinka Vrací zpátky ořech, aby ten mohl vrátit samotnou kliku do výchozí polohy a nezůstala stále zmáčknutá. Pomocí náčrtu a nástroje pružina. Kratší kliková pružinka Vrací střelku, aby dveře držely zavřené. Pomocí náčrtu a nástroje pružina.
Sestava Jako první jsem do sestavy vložila základovou desku, která se tím stala pevně umístěná. Potom jsem vložila všechny ostatní součásti a začala je zavazbovat. Čelo jsem přichytila pomocí tří vazeb proti sobě. Potom jsem zavazbila závoru pomocí dvou vazeb proti sobě, vazby úhlu a tečnosti, aby se drážka závory mohla pohybovat kolem válečku základové desky. Obdobně jsem dala vazby i na stavítko. Ke stavítku je navíc pomocí pracovního bodu přivazbená pružina tak, že když budu animovat její parametr délky, tak stavítko pojede s ní. Všechny pružiny jsem vazbila tímto způsobem, takže kdybych dělala animaci kliky, tak by to také fungovalo. střelka je vložena vazbami proti sobě a úhel. Ořech je umístěn pomocí vazby vložit a také vazbami proti sobě. Vazby jsou funkční tak, aby se mohly dále animovat.
FAB zámek Princip funkce Abychom mohli odemknout, musíme mít ten správný klíč. Prvním kritériem jsou drážky po jeho stranách, ty totiž musí pasovat do vložky zámku. Dalším bezpečnostním prvkem je délka jednotlivých zoubků. Protože jen tehdy, pokud je správná, se jednotlivé čepy dostanou do toho správného místa, kdy jsou všechny čepy ve stejné úrovni na kraji otočné části vložky a jde s klíčem otočit. Když s klíčem začneme otáčet, začne se točit i zobáček vložky, ten už odemkne stejným způsobem jako klíč v dózickém zámku. Tedy zobáček nadzvedne stavítko a zároveň začne posunovat závoru, která už není blokovaná stavítkem. V případě zámku na dva západy se to vše opakuje ještě jednou. Pomocí klíče také můžeme otevřít střelku tak, že po odemčení začneme ještě jednu otáčku klíčem a pákový převod přidělaný k závoře, kterou právě hýbeme, posune střelku do polohy otevřena. Použití Zámky FAB jsou nejčastějšími zámky ve vchodových dveřích do bytů a domů. Díky svojí bezpečnosti oproti dózickému zámku budeme my i náš majetek v mnohem větším bezpečí. Samozřejmě i FAB zámek umí lupiči obelstít, proto se stále zámky vylepšují. Pákový převod Stavítko Závora Zobáček
Základová deska Společně s pravou stranou základové desky slouží jako obal pro všechny ostatní komponenty. Částečně je vytvořena podle skutečnosti, jen tam, kde došlo k úpravě zámku jsou rozměry dopočítány tak, aby vše fungovalo jak má. Byly použity jednoduché nástroje jako vytažení či zaoblit. Čelo zámku Pomocí čela, které je připevněno k základovým deskám, je celá sestava připevněna do dveří. Můžeme ho vidět na straně otevřených dveří. Tuto součást jsem vytvořila pouhým předěláním z čela pro dózický zámek. Závora Drží dveře zamčené, dokud neotočíme klíčem a zobáček vložky jí neodsune. Závora je také velmi podobná té z dózického zámku, pouze je delší a má víc vybrání. To proto, že je dvouzápadová. Stavítko Pomocí pružinky drží stavítko závoru stále ve stejné poloze, dokud neotočíme klíčem. Na rozdíl od stavítka v dózickém zámku má zarážku zeshora a ne zdola.
Pružinka pro stavítko Jejím úkolem je vracet stavítko dolů, pokud s ním nehýbe zobáček vložky, a tak zabránit pohybu závory. Vytvořena pomocí náčrtu a nástroje pružina. Vzhledem k budoucí animaci jsem jí musela dát jako uživatelský parametr její délku. Střelka Můžeme s ní pohybovat buď pomocí kliky, nebo točením klíče ve směru odemykání. Střelku jsem přepracovala z dózického zámku, kvůli otevírání klíčem musela být přužina přesunuta až za stelku, aby se na její původní místo vešel pákový převod spojující střelku a závoru. Ořech Přenáší pohyb kliky na střelku, která se tím posune a my můžeme dveře otevřít. Použila jsem ten samý jako u dózického zámku, jen jsem mu podle potřeby změnila úhel zobáčku. Držák pružinky Viz Dózický zámek. Delší kliková pružinka Viz Dózický zámek. Kratší kliková pružinka Viz Dózický zámek.
Pákový převod Volně spojuje závoru a střelku tak, aby se mohly nezávisle na sobě hýbat, ale zároveň, aby v případě otevírání kliky klíčem posunul střelku. Modelování nebylo složité, jen jsem si trochu, vzhledem k již zmíněným změnám, upravila rozměry oproti skutečnosti. Šroub Tento šroub drží vložku na správném místě tak, aby bylo možné vyndat jí jen při otevřených dveřích a ne násilně zvenku. Jelikož jsem v normalizovaných komponentách nenašla ten správný rozměr, vytvořila jsem si ho pomocí válce, zkosení a závitu. Klíč Je tou nejdůležitější součástí, bez které bychom dveře neodemkli. Klíč jsem sama navrhovala s přihlédnutím ke skutečným rozměrům a zvyklostem.
Vložka podsestava Tělo Tělo vložky je skrz duté tak, aby se do něj vsunul válec. Zároveň má v užší části dutinky pro čepy. Modelováno podle skutečných rozměrů. Náčrty dutinek na pracovních rovinách, kvůli zaoblenosti povrchů. Válec Pasuje do těla. Má v sobě dutinky pro čepy a zároveň podélně drážku s výstupky pro klíč. Vymodelován na míru podle klíče, který jsem sama navrhla. Zobáček Umístěn uprostřed těla. Při zasunutí klíče se otáčí zároveň s ním, aniž by otáčel klíč z druhé strany. Může se odlišovat od skutečnosti, ale po spojení praktických a teoretických poznatků mi takto přišel nejvhodnější. Čepy V každém válci je 10 čepů. 5 z nich je stejně dlouhých a zbylých 5 odpovídá zoubkům na klíči. Délky horních čepů jsem dopočítala podle klíče. Pružinky Pružinky jsou umístěné pod čepy tak, aby nezůstávaly dole po vytažení klíče.
Každou pružinku jsem počítala zvlášť, aby odpovídala délce čepů nad ní. Kvůli animaci jsem opět pracovala s parametry. Podsestava Nejjednoduší bylo vložit válec a zobáček do těla. Následně se pomocí pracovních bodů musely umístit pružiny do dutinek, aby se nehýbaly všemi směry, musela jsem použít vazbu proti sobě na osy pružin a dutinek. Opět pomocí pracovních bodů jsem přichytila spodní čepy k pružinkám. A k nim proti sobě druhé čepy. Vše muselo mít vazbu proti sobě na osy, aby se dobře dělala animace a pružinky a čepy se neklátily všemi směry. Vzhledem k tomuto zavazbení nebylo možné animovat otočení klíče, protože v tom případě by se musely horní čepy otáčet společně s válcem. Proto jsem animovala pouze zasunutí klíče dovnitř, podle mě to pro názornost stačí.
Sestava Díky podsestavě bylo celé zavazbování mnohem jednodušší. Sice jsem využila všech čtyř základních vazeb (proti sobě, úhel, tečnost, vložit), ale nebylo to nijak těžké. Potom už jsem jen zavazbila podsestavu pomocí vložit a proti sobě a vše bylo hotovo. Samozřejmě jsem měla lehčí práci, protože jsem pracovala se skoro stejnými věcmi již s dózickým zámkem. Díky správnému zavazbení se později nevyskytovaly chyby při animaci.
Problémy při tvorbě Během práce na projektu mě potkalo několik úskalí. Prvním bylo, jak celou sestavu naanimovat, když v ní jsou pružiny. Prvním řešením by mohla být pouze schematická animace, kde by pružina byla vynechána. S tím jsem se ale nemohla spokojit. Pořád jsem zkoušela podaplikaci dynamických simulací, jestli tam na něco nepřijdu. Pak jsem si pročítala nápovědu k programu, ale na nic nepřišla. Nakonec se ukázalo, že je to velmi jednoduché. Pan profesor nám ve škole chtěl ukázat, jak by to mohlo jít, ale nefungovalo nám to. Jeho nápad byl správný, jen jsme ho nestihli dotáhnout do konce správným směrem, tak jsem se na to ještě doma podívala. Nakonec jsem zjistila, že je to velmi jednoduché. Programu Autodesk Inventor se říká parametrický modelář, to znamená, že si můžeme jednotlivé parametry měnit a mění se nám všude tam, kde je použijeme. A tak stačilo pružině správně naanimovat parametry a vše chodilo tak, jak má. Proto, když jsem řešila další problém s atypickými pružinami v zámku FAB, jsem se rozhodla, že je předělám na stejný systém, s jakým fungují v zámku dózickém, a vše se tím vyřešilo. Kromě drobných zápolení s chybovými hláškami, kdy se dozvíte, že je něco špatně, ale Inventor už vám nenapíše co, jsem žádné další vážnější problémy neměla. Závěr Myslím si, že celý projekt byl pro mne velkým přínosem. V programu Autodesk Inventor 2009 Professional jsem se naučila nové věci a ty staré jsem si procvičila a zopakovala. Dalším přínosem byla dlouhodobá práce na uceleném projektu. Musela jsem si vyzkoušet všechny části přípravy, naučit se rozvrhnout si smysluplně úkoly a spolehnout se sama na sebe. Ze své práce mám dobrý pocit a doufám, že jí ocení i jiní.
Zdroje www.wikipedia.cz www.fyzweb.cz Z uvedených zdrojů jsem čerpala teoretické poznatky k pochopení dané problematiky. Jako praktické ukázky jsem si oba typy zámků rozebrala. Použitý software Autodesk Inventor 2009 Professional školní licence studentská licence Microsoft Office Word Powerpoint Open Office Writer Impress Malování Použitý hardware Školní PC Procesor: AMD Athlon 64 3200+ (2,01GHz) Operační paměť: 2GB Grafická karta: NVIDIA Quatro FX 540 Notebook Procesor: Intel Core2 Duo T5470, 1.6 GHz Operační paměť: 3GB RAM Grafická karta: ATI Radeon HD 2400 XT
Výkres FAB sestavy
Výkres západky dózického zámku
Výkres středu kliky FAB